2020 Fiscal Year Annual Research Report
Relationship between architecture and function of intraciliary protein trafficking complex: molecular basis for ciliopathies
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19H00980
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
中山 和久 京都大学, 薬学研究科, 教授 (40192679)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
申 惠媛 京都大学, 薬学研究科, 准教授 (10345598)
加藤 洋平 京都大学, 薬学研究科, 講師 (90568172)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 繊毛 / タンパク質複合体 / タンパク質輸送 / 繊毛病 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、①繊毛内タンパク質輸送装置（IFT装置）やトランジションゾーン（TZ）を構成する巨大タンパク質複合体の構築様式の全体像を解明するとともに、②IFT装置やTZの構成タンパク質の繊毛病型変異と構築様式の異常の相関を解明する。さらに、構成タンパク質のノックアウト細胞や繊毛病型変異を有するノックイン細胞の表現型解析を行うことによって、③IFT装置やTZの異常に起因する繊毛病発症の細胞レベルでの基盤の解明を目指す。このような構築様式と機能の相関に関する研究によって、これまではブラックボックスであった遺伝子型（分子レベル）と表現型（細胞レベル）を明確に関連付けて、繊毛病発症の分子基盤に迫る。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、①IFT装置やTZを構成する巨大タンパク質複合体の構築様式に関して以下のことを明らかにした。(1) 膨張顕微鏡法とAiryscan超解像顕微鏡法を組み合わせて、超々解像イメージング技術を開発し、TZや基底小体の詳細な構築様式を明らかにした：(2) 繊毛内順行輸送を媒介するIFT-B複合体の繊毛基部への集積の詳細について明らかにすることができた：(3)繊毛内順行輸送を媒介するIFT-B複合体と逆行輸送を媒介するIFT-A複合体の間の結合様式を解明し、この結合がIFT装置の機能（タンパク質の繊毛内双方向輸送、およびTZの通過）にとってどのような役割を果たすのかのメカニズムを解明した。
また、②IFT装置やTZの構成タンパク質の繊毛病型変異と構築様式の異常の相関に関して以下のことを明らかにした。(1) 繊毛病で変異していることが知られており、繊毛先端でのIFT装置の順行輸送から逆行輸送への方向転換を調節するキナーゼICK/CILK1がIFT-B複合体に結合して先端へと運ばれるメカニズムを明らかにした：（2) 繊毛病メッケル症候群（MKS）の原因遺伝子によってコードされるMKS1, B9D1, B9D2が複合体を形成する様式（MKS1-B9D2-B9D1）を明らかにし、この複合体がTZに局在するとともに、相互作用の喪失によって、TZ自体が繊毛内と細胞質を隔てる拡散障壁としては機能できなくなることを証明した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、IFT装置を構成するIFT-A複合体、IFT-B複合体、BBSome複合体、およびモータータンパク質のダイニン2複合体の機能解析、およびこれらの複合体を構成するサブユニットの突然変異に起因する繊毛病の分子レベルでの異常と細胞レベルでの異常の因果関係を明らかにすることによって、繊毛病の分子基盤の解明を目指す。
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